甘蔗渣绿色分级预处理新策略：光催化协同增效提升纤维素酶解转化率与葡萄糖回收率

本研究创新性地将水热预处理(HTP)、温和碱提取与光催化预处理(PP)联用，通过TiO2催化产生的羟基自由基(•OH)选择性降解再凝结木质素，突破性实现76%葡萄糖总回收率。该路线仅需26.97L水/kg原料，较传统1G乙醇生产可减少11.8%甘蔗种植面积，为木质纤维素生物炼制提供高效环保新范式。

　　

Highlight

光催化预处理（PP）通过TiO₂在紫外光下产生的活性氧物种（ROS）选择性攻击木质素交联结构，有效解决了水热预处理（HTP）中木质素再凝结导致的酶解屏障问题。优化条件（0.5% TiO₂，55分钟）使纤维素酶解效率提升37%，同时避免纤维素过度降解。

Chemicals

实验采用高纯度试剂：硫酸（95-98%）、氢氧化钠（>99%）购自Neon公司，HPLC标准品包括D-葡萄糖（99.5%）、D-木糖（99%）等。TiO₂催化剂（锐钛矿型，99.9%）经X射线衍射验证晶型纯度。

Hydrothermal pretreatment followed by alkaline extraction

水热预处理（183°C，41分钟）联合温和碱提取（0.2 mol L^?1 NaOH，30秒）使木质素含量从21.6%降至14.3%，纤维素保留率达92%。该步骤显著降低后续光催化处理的木质素负荷，形成分级处理协同效应。

Conclusions

三阶段分级处理路线中，光催化预处理通过•OH自由基选择性断裂木质素C?C键，使酶解转化率突破70%瓶颈。但需注意控制TiO₂负载量（<1%）以避免纤维素非特异性降解，该策略为第二代生物燃料生产提供了绿色解决方案。